哈佛科學(xué)家在有機(jī)液流電池中添加“長(zhǎng)壽”分子 突破了有機(jī)液流電池壽命瓶頸

• 2018年8月8日 FanTianQing來(lái)源：鳳凰財(cái)經(jīng) 1298 85
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近日發(fā)表在《焦耳》(Joule)雜志上的一篇論文介紹道，哈佛大學(xué)的研究人員利用一種有機(jī)“長(zhǎng)壽”分子制作出液流電池，儲(chǔ)存的能量可以為整座城市供電。

隨著太陽(yáng)能和風(fēng)能近年來(lái)掀起價(jià)格革命，儲(chǔ)能倒成了大問題。人們需要一種大型、廉價(jià)而耐用的電池，在日落之后、風(fēng)停之后提供電力。近日發(fā)表在《焦耳》(Joule)雜志上的一篇論文介紹道，哈佛大學(xué)的研究人員利用一種有機(jī)“長(zhǎng)壽”分子制作出液流電池，儲(chǔ)存的能量可以為整座城市供電。該電池既解決了全釩液流電池的成本問題，又突破了有機(jī)液流電池的壽命瓶頸。

所謂的液流電池和手機(jī)里的鋰電池一樣，都由將電解質(zhì)中存儲(chǔ)的能量轉(zhuǎn)換成電能的電極對(duì)，以及將電荷從一個(gè)電極傳送到另一個(gè)電極的電解質(zhì)組成。不過，傳統(tǒng)電池將電極對(duì)和電解質(zhì)一起封裝，液流電池則將正負(fù)電極分開，電解液各自循環(huán)。

這些電解液儲(chǔ)存在任意大小的外部容器中，在使用時(shí)泵入電極。因此，液流電池的充電容量可以提高到百萬(wàn)瓦特級(jí)別。

全釩液流電池是現(xiàn)在主流的一種液流電池，比鋰離子電池更安全，更便宜，更耐用。然而，擔(dān)任電解質(zhì)的釩金屬顆粒比較昂貴，化學(xué)家一直試圖用一類名為“醌”的有機(jī)化合物作為替代品。

使用這類有機(jī)物制作電解質(zhì)，成本僅為全釩液流電池的三分之一，但它們?cè)诜磸?fù)充放電后損耗很快，無(wú)法達(dá)到工業(yè)界的要求。這是有機(jī)液流電池?zé)o法商業(yè)化的主要原因。

因此，哈佛大學(xué)材料科學(xué)家邁克爾·阿齊茲（Michael Aziz）和他的團(tuán)隊(duì)開始著手提高醌的壽命。他們發(fā)現(xiàn)，在原有的醌中添加兩個(gè)羧酸基團(tuán)，就更易溶于堿性溶液。如此，他們就可以使用酸堿值更低、化學(xué)強(qiáng)度更低的溶液，減少電解質(zhì)損耗。

使用新型醌的液流電池年損耗率下降到了3%左右，而以前的醌液流電池一天就要損耗這么多。阿齊茲團(tuán)隊(duì)給這種新型醌起了個(gè)別名叫“瑪士撒拉”分子。瑪士撒拉分子是圣經(jīng)舊約里提到的一個(gè)長(zhǎng)壽的族長(zhǎng)，活了969歲。

阿齊茲團(tuán)隊(duì)目前還沒有研究過“瑪士撒拉”醌的量產(chǎn)成本，如果和傳統(tǒng)的醌成本差不多的話，那有機(jī)液流電池就達(dá)到了商業(yè)化的要求。

“他們?cè)O(shè)計(jì)的這種醌很好，”猶他州立大學(xué)化學(xué)家劉天驃評(píng)價(jià)道，他也在研究液流電池。不過，他指出液流電池都要使用兩種不同的電解質(zhì)，阿齊茲團(tuán)隊(duì)只解決了其中一種電解質(zhì)的損耗問題，另外一種電解質(zhì)的損耗問題仍待攻克。

如果學(xué)界最終能“雙管齊下”克服壽命問題，大量有機(jī)液流電池將在電網(wǎng)儲(chǔ)能和調(diào)峰中擔(dān)當(dāng)重任，真正讓全世界實(shí)現(xiàn)可持續(xù)能源轉(zhuǎn)型。

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